Maquette Conversion analogique-numérique Ref :185020

Conversion analogique-numérique (AN) et numérique-analogique (NA)
Applications concrètes sur le son
Rapidité de réglage
Mémoire intégrée
Exploitation des données par Ex.A.O. ou avec un oscilloscope à mémoire
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  • Picto Fabrication Francaise

Disponibilité : En stock

154,38 € HT 185,26 € TTC

195,00 € TTC

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Descriptif

Grâce à cette maquette l'élève est confronté à une démarche progressive pour comprendre le principe de la conversion analogique-numérique.

Dans un premier temps, sur la base d'un signal électrique simple, l'élève évalue l'impact des 2 paramètres influençant la conversion : la fréquence d'échantillonnage et la résolution.
Un bargraph en façade de l'appareil affiche le mot binaire correspondant à l'information numérisée.

Dans un deuxième temps, la méthode est appliquée de manière plus concrète sur le son.
Une entrée jack permet d'enregistrer directement un son (via un microphone ou un lecteur de musique). Ce son peut alors être restitué sur un haut parleur grâce à une conversion numérique analogique et écouté plusieurs fois avec des paramètres de conversion différents.
De cette manière, il est possible de faire le lien avec les formats de compression de musique type MP3.

Pour aller plus loin, cette maquette peut être associée au "Spectrasons" pour étudier une chaîne complète de conversion autour du son.

Caractéristiques techniques

Résolution : 2, 4, 8 et 10 bits
Fréquence d'échantillonnage : 1, 5, 10 et 20 kHz
Mémoire SRAM intégrée
Bargraph pour affichage du mot binaire
Entrée jack 3,5 mm ou douilles sécurité Ø 4 mm
Sortie douilles sécurité Ø 4 mm basse impédance pour casque 32 Ω
Alimentation : bloc alimentation 12 V fourni
Thématiques Conversions AN-NA
Cette maquette permet d'étudier progressivement les bases de la conversion de tout type de signal y compris sonore, en évaluant l'influence des différents paramètres (résolution, fréquence d'échantillonnage).
Elle possède un mode de conversion direct ou avec stockage en mémoire. Grâce à cette mémoire, il est possible d'étudier la conversion numérique-analogique.
La sortie haut-parleur permet d'écouter le résultat d'une conversion pour évaluer l'impact des paramètres sur la qualité de la restitution sonore.

1-Conversion analogique-numérique

a) L'échantillonnage
On observe que l'échantillonneur-bloqueur bloque la tension pendant une durée Te mesurable. Cette durée est appelée période d'échantillonnage.

b) Quantification
Modifier la valeur de la résolution (2, 4, 8 et 10 bits) et comparer les signaux d'entrée et de sortie.
On distingue sur le graphique des niveaux de tension avec un pas dépendant de la résolution réglée, c'est le quantum qui définit un ensemble de niveaux de tension. Pour une tension d'entrée bloquée, on détermine la valeur la plus proche appartenant à cet ensemble de données discrétisées.

c) Numérisation
Lors de la numérisation, le temps et la tension sont associés à un couple de valeurs numériques.
Par modification de la valeur de résolution, l'élève comprend que celle-ci désigne le nombre de bits nécessaires permettant d'associer une tension mesurée à une grandeur numérique.
Pour 10 bits, le nombre total de combinaisons est donc de 1024 (1024=210).
Un bit est un signal pouvant prendre 2 valeurs, 0 ou 1.
Plusieurs bits combinés (10 dans le cas d'une résolution 10 bits) forment un mot (binaire) représentant ces valeurs numériques.

2-Conversion et restitution d'un signal sonore

Brancher un microphone sur l'entrée jack Ø 3,5 mm.
Brancher un haut-parleur sur la sortie haut-parleur.
Régler la résolution à 10 bits et la fréquence d'échantillonnage à 20 kHz puis appuyer sur le bouton d'acquisition pour enregistrer votre voix. Appuyer sur le bouton de restitution, on constate que le signal est de bonne qualité.
Sans refaire d'enregistrement réduire les valeurs de résolution et de fréquence d'échantillonnage puis appuyer sur le bouton « restitution » pour écouter le résultat.
On constate par comparaison que plus la résolution diminue, plus la qualité du signal sonore est médiocre, et qu'il y a une perte d'information importante. On parle alors de bruit numérique qui vient se superposer au signal d'origine.


Pour aller plus loin
Avec le logiciel Atelier Scientifique, l'élève peut mettre en évidence les conséquences d'un sous-échantillonnage sur les relevés. Il peut augmenter progressivement la fréquence d'échantillonnage sur une même durée pour constater à partir de quelle valeur l'échantillonnage est correct.

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Les avis des internautes

  • 5/5

    Maquette bluffante

    Avis par Anthony / (Posté le 17/06/2016)

    Maquette très simple d'usage, bluffante la fonction d'enregistrement avec un microphone pour évaluer la qualité de la conversion et restituer l'échantillon